Ключевые игроки в старении мозга: новые данные о возрастных изменениях на клеточном уровне

Учёные из Института Аллена выявили в мозге мышей специфические типы клеток, которые претерпевают значительные изменения с возрастом, а также определили конкретную "горячую точку", где эти изменения наиболее выражены. Открытия, опубликованные в журнале Nature, могут проложить путь к будущим терапиям для замедления или управления процессом старения мозга.

Исследователи обнаружили десятки специфических типов клеток (в основном глиальных — клеток поддержки мозга), в которых с возрастом происходят значительные изменения в экспрессии генов. Наиболее сильно затронутыми оказались микроглия и погранично-ассоциированные макрофаги, олигодендроциты, танициты и эпендимные клетки.

В стареющем мозге активность генов, связанных с воспалением, увеличивалась, в то время как активность генов, отвечающих за структуру и функцию нейронов, снижалась.

Также была обнаружена специфическая "горячая точка" в гипоталамусе, где сочетались снижение нейрональной функции и усиление воспаления. Наиболее значительные изменения экспрессии генов были найдены в типах клеток, расположенных рядом с третьим желудочком гипоталамуса, включая танициты, эпендимные клетки и нейроны, известные своей ролью в потреблении пищи, энергетическом гомеостазе, метаболизме и усвоении питательных веществ.

Это указывает на возможную связь между диетой, факторами образа жизни, старением мозга и изменениями, которые могут влиять на восприимчивость к возрастным заболеваниям мозга.

"Наша гипотеза заключается в том, что эти типы клеток становятся менее эффективными в интеграции сигналов из окружающей среды или из того, что мы потребляем. И эта потеря эффективности каким-то образом способствует тому, что мы знаем как старение остального тела", — сказала Келли Джин, ведущий автор исследования.

Для проведения исследования учёные использовали передовое одноклеточное РНК-секвенирование и инструменты картирования мозга, разработанные в рамках инициативы NIH BRAIN Initiative, чтобы картировать более 1,2 миллиона клеток мозга молодых (2 месяца) и старых (18 месяцев) мышей из 16 обширных областей мозга. Мозг старых мышей считается эквивалентом мозга человека позднего среднего возраста.

"Старение — важнейший фактор риска болезни Альцгеймера и многих других разрушительных заболеваний мозга. Эти результаты предоставляют детальную карту того, какие клетки мозга могут быть наиболее подвержены влиянию старения", — отметил Ричард Дж. Хоудс, директор Национального института по проблемам старения NIH.

Путь к новым терапиям

Понимание этой "горячей точки" в гипоталамусе делает её фокусом для будущих исследований. В сочетании со знанием конкретных клеток-мишеней это может привести к разработке терапий, связанных со старением, помогая сохранить функцию мозга и предотвратить нейродегенеративные заболевания.

"Мы хотим разработать инструменты, способные нацеливаться на эти типы клеток. Если мы улучшим их функцию, сможем ли мы замедлить процесс старения?" — сказал Хонкуй Зенг, исполнительный вице-президент Института Аллена.

Новые данные также согласуются с прошлыми исследованиями, связывающими старение с метаболическими изменениями, а также с работами, предполагающими, что интервальное голодание, сбалансированная диета или ограничение калорий могут влиять на продолжительность жизни.

Будущие исследования старения мозга

Это исследование закладывает основу для новых стратегий в диете и терапевтических подходах, направленных на поддержание здоровья мозга в пожилом возрасте, а также для дальнейшего изучения сложностей старения мозга.

"Важно, что мы нашли ключевых игроков — настоящих ключевых игроков — и биологические субстраты для этого процесса. Чтобы собрать пазл, нужно найти правильные элементы. Это прекрасный пример того, почему мозг и тело нужно изучать на таком специфичном для типа клеток уровне", — заключил Зенг.